Виды заданий для самостоятельной работы
advertisement
Учебная дисциплина ФИЗИКА Методические рекомендации Москва - 2011 Методические рекомендации утверждены на заседании научнометодического совета Института туризма и рекреации Российского государственного университета физической культуры, спорта и туризма декабря 2010 года, № протокола Попов Г.И., Маркарян Н.С. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ ОСВОЕНИЮ СТУДЕНТАМИ КУРСА ФИЗИКИ. – М., 2011. – 38 С. Авторы: д.п.н., профессор Г.И.Попов, к.т.н., доцент В.С.Маркарян 2 Российский государственный университет физической культуры, спорта и туризма Кафедра естественно-научных дисциплин Учебная дисциплина ФИЗИКА МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ ОСВОЕНИЮ СТУДЕНТАМИ КУРСА ФИЗИКИ Специальности: 032101.65 – «Физическая культура и спорт» 032100.62 – «Физическая культура» 032102.65 – «Физическая культура для лиц с отклонениями в состоянии здоровья» Москва - 2011 3 Оглавление Введение…………………………………………………………………………...5 Цели и задачи дисциплины……………………………………………………….6 Формы организации учебных занятий по физике………………………………7 Частные вопросы теории и методики основных разделов курса физики. Методика изучения раздела «Механика»………………………………..…….10 Методика изучения раздела «Молекулярная физика»………………………..10 Методика изучения раздела «Электродинамика»……………………………..11 Методика изучения раздела «Квантовая физика»……………………………..11 Базовые принципы решения задач по физике…………………………………12 Примерный алгоритм решения задач…………………………………………..14 Примеры решения задач по физике. Задача 1...……………………………….15 Задача 2…………………………………………………………………………...17 Задача 3…………………………………………………………………...............18 Задача 4…………………………………………………………………………...19 Задача 5…………………………………………………………………………...20 Контроль качества освоения дисциплины. Программа контроля……………21 Перечень обучающих, контролирующих компьютерных программ и мультимедиа……………………………………………………………………...22 Контрольные вопросы для самопроверки……………………………………...22 Рубежный контроль……………………………………………………………...33 Промежуточный и итоговый контроль………………………………………...33 Заключение……………………………………………………………………….36 Список литературы………………………………………………………………37 4 Введение Физика является базовой наукой естественных дисциплин и оказывает на них существенное влияние. Деление общей физики самостоятельные разделы объясняется на сравнительно возможностью всю проблему физических явлений представить, как некоторую единую структуру знаний, каждый элемент которой подчиняется определенной научной гипотезе и теориям, объясняющим те или иные физические явления или свойства материального мира. Совершенствование преподавания физики особенно в части, касающейся активной работы студентов как на занятиях, так и в процессе самостоятельной работы, связано не с пассивным приспособлением к имеющемуся уровню развития учащихся, а с формированием когнитивных способностей, созданием условий для их развития в процессе обучения. Освоение студентами программного материала производится одновременно с развитием их мышления, внимания, памяти в символьно-терминологической среде изучаемого предмета. Целенаправленное развитие когнитивных способностей студентов позволяет улучшить их подготовку и повысить качество преподавания физики. Цели развития учащихся в процессе обучения физике: развитие мышления, формирование умений самостоятельно приобретать и применять знания, развитие самостоятельного интереса к физике и технике; развитие способностей; формирование мотивов учения. Формирование у студентов компетенций в области естественных наук , общеучебных умений: познавательных, коммуникационных, информационных и др. Компетенции обучающихся в области физики: Понимает фундаментальные представления о пространстве, времени, порядке и беспорядке в природе, движении и его количественной мере энергии, об уровнях структурной организации (физической, химической, биологической) материи, определяющих органическую связь наук о 5 человеке во всех аспектах его жизнедеятельности в процессе взаимодействия с окружающим миром. Понимает сущность механических, электрических, магнитных, термодинамических процессов, что в совокупности определяет физические закономерности функционирования систем организма человека при его двигательной деятельности. Применяет физические основы механики для анализа и описания характера движения материальных объектов, включая движения человека в различных условиях окружающей среды. Использует основные понятия колебательного и волнового движений для выявления ритмов и периодичностей различной природы, определяющих функционирование организма человека в сфере двигательной активности. Цели и задачи дисциплины Дать представления: - о Вселенной в целом как физическом объекте и ее эволюции; - о фундаментальном незавершенности единстве физики и естественных возможности ее наук, дальнейшего развития; - о дискретности и непрерывности в природе; - о соотношении упорядоченности порядка строения и беспорядка объектов, в природе, переходах в неупорядоченное состояния и наоборот; - о динамических и статистических закономерностях в природе; - о вероятности как объективной характеристике природных систем; - об измерениях и их специфичности в различных разделах физики; - о принципах симметрии и законах сохранения; 6 - о соотношении эмпирического и теоретического в познании; - о состояниях в природе и их изменениях со временем; - об индивидуальном и коллективном поведении объектов в природе; - о времени как физической категории. Формы организации учебных занятий по физике 1. Лекции. Теоретическое изучение соответствующей части физики проводится на поточных лекциях, читаемых по программе курса физики, в основу которой положены дидактические единицы Государственного образовательного стандарта для вузов физической культуры и спорта. Для дополнительного, самостоятельного изучения курса можно пользоваться учебными пособиями, разработанными и изданными сотрудниками кафедры или рекомендованной литературой по соответствующей части курса, представленной в программе по физике. 2. Практические (семинарские) занятия. Параллельно с изучением теоретического материала студенты осваивают методы решения задач по всем разделам физики на практических занятиях. Контроль текущей успеваемости студентов осуществляется преподавателем, ведущим практические занятия, по показателям эффективности работы студента в аудитории, проверке выполнения домашних заданий и результатам аудиторных контрольных работ (которых в течение семестра проводится минимум две). Для самостоятельной работы студенты могут использовать учебные пособия по решению задач, подготовленные и изданные преподавателями кафедры. 3. Расчетно-графические работы. Предназначены для выполнения студентами самостоятельной задачи, имеющей определенные черты научно-исследовательской работы. Здесь 7 студент должен, исходя из заданных условий, подобрать необходимые формулы для решения, провести количественные расчеты по заданным числовым данным и проинтерпретировать результат при защите РГР перед преподавателем. 4. Компьютерный физический практикум. Предназначен для выявления тенденций в каком-либо физическом процессе при рассмотрении последнего в совокупности определяющих параметров этого процесса в допустимом диапазоне их изменения. Общие методические рекомендации по изучению курса физики Состав и содержание самостоятельной работы по изучению курса Видами заданий для самостоятельной работы могут быть: для овладения знаниями: чтение текста (учебника, первоисточника, дополнительной литературы); составление плана текста; графическое изображение структуры текста; конспектирование текста; работа со словарями и справочниками; работа с нормативными документами; учебноисследовательская работа; использование аудио- и видеозаписей; компьютерной техники, Интернета и др.; для закрепления и систематизации знаний: работа с конспектом лекции (обработка текста); повторная работа над учебным материалом дополнительной (учебника, литературы, аудио- первоисточника, и видеозаписей); составление плана и тезисов ответа; составление таблиц для систематизации учебного материала; изучение нормативных материалов; ответы на контрольные вопросы, содержащиеся в учебнике; аналитическая обработка текста (аннотирование, рецензирование, реферирование, конспективный анализ и др.); подготовка сообщений к выступлению 8 на семинаре, коллоквиуме; подготовка рефератов, докладов; составление библиографии; тестирование, мониторинг знаний и др.; для формирования умений: решение задач и упражнений по образцу; решение вариантных задач и упражнений; выполнение чертежей, схем; выполнение расчетно-графических работ; решение ситуационных профессиональных задач; проектирование и моделирование разных видов и компонентов профессиональной деятельности; опытно-экспериментальная работа. Обзор-путеводитель по рекомендуемой литературе 1. Попов Г. И., Тимошкин В.Н. Физика: учебное пособие. – М.: Физическая культура, 2008. – 240 с. Содержит основной теоретический материал курса. Уделяется внимание связи рассматриваемых вопросов с объектами профессиональной деятельности выпускника и требованиями к его образованности; 2. Тимошкин В.Н. Компьютерный практикум по физике. Учебное пособие. – М: СпортАкадем Пресс, 2008. – 180 с. Компьютерный вариант решения заданных практических задач. 3. Тимошкин В.Н. Задачник по физике. Учебное пособие. Тимошкин В.Н. – М.: РГАФК. –1999. –81 с. Позволяет практиковаться в решении физических задач. 4. Тимошкин В.Н. Расчетно-графические работы по физике. Учебное пособие для студентов вузов физической культуры. Тимошкин В.Н.: М.: РГАФК. – 1997. –78 с. Работы для самостоятельного решения исследовательской задачи. Выполнение практических домашних заданий обеспечивает закрепление и углубление теоретических знаний, полученных в процессе самостоятельной работы с литературой. 9 Методические рекомендации по изучению теоретического материала курса (с наиболее значимыми дидактическими единицами тем, усвоение которых определяет качество подготовки студентов) Методика изучения раздела «Механика» Научно-методический анализ раздела «Механика»: основные понятия и законы, изучаемые в разделе, идея относительности в механике, координатно-векторный способ описания движения. Научно-методический анализ и методика формирования понятий: система отсчета, перемещение, скорость, ускорение, масса, сила, импульс, работа, энергия, колебательног процесса, амплитуда, период, частота, фаза колебания. Научно-методический анализ и методика изучения уравнений движения, законов Ньютона, законов сохранения, механических колебаний и волн. Цель. Формирование у учащихся представлений о структуре физической теории на примере классической механики. Методика изучения раздела «Молекулярная физика и термодинамика» Научно-методический анализ раздела «Молекулярная физика»: основные понятия и законы, изучаемые в разделе; термодинамический и статистический методы изучения тепловых явлений, их единство; отражение молекулярно-кинетической теории строения вещества в содержании раздела. Научно-методический анализ и методика формирования у учащихся понятий теплового равновесия, температуры, внутренней энергии, необратимости. Методика формирования у учащихся статистических представлений при изучении молекулярной физики. 10 Научно-методический положений анализ и молекулярно-кинетической методика изучения основных теории строения вещества, молекулярно-кинетической теории идеального газа, строения и свойств жидкостей и твердых тел, принципов работы тепловых двигателей, законов термодинамики. Методика изучения раздела «Электродинамика» Научно-методический анализ раздела «Электродинамика»: основные понятия и законы, формированию изучаемые понятия в разделе, электромагнитного возможные поля, подходы отражение к теории Максвелла в содержании раздела, вопросы классической электронной теории проводимости. Научно-методический анализ методика формирования понятий: электрический заряд, электромагнитное поле, напряженность, потенциал, разность потенциалов, напряжение, ЭДС, электроемкость, магнитная индукция, индуктивность, магнитный поток, ЭДС индукции. Научно-методический анализ и методика изучения электростатики, законов постоянного тока, магнитного поля, электрического тока в различных средах, электромагнитной индукции, элементов специальной теории относительности, электромагнитных колебаний и волн, волновых свойств света. Методика изучения раздела «Квантовая физика» Научно-методический анализ раздела «Квантовая физика»: основные понятия и законы, изучаемые в разделе, элементы квантовой теории в содержании раздела. Научно-методический анализ и методика изучения явления фотоэффекта, постулатов Бора, неравенства Гейзенберга, строения атома и атомного ядра, элементарных частиц. 11 Базовые принципы решения задач по физике Физика – очень интересный и в то же время очень непростой предмет. Причем основные затруднения возникают при решении задач. На сегодняшний день написано достаточно пособий и руководств на эту тему, определены основные подходы к решению, прописаны даже пошаговые планы, используя которые, можно научиться легко решать задачи по физике. Однако, подавляющая часть студентов так и не овладевает умением решать задачи. Непосредственное общение со студентами во время семинарских занятий и экзаменов дало возможность понять, какие трудности испытывает учащийся при выполнении заданий по физике. Большинство ребят умеет решать простые задачи, в которых необходимо в известную формулу подставить числовые значения физических величин. Решение же более сложных примеров, в которых формулу нужно вывести из других соотношений или использовать законы из других разделов курса физики, вызывает непреодолимые трудности. Для решения многих задач существуют определенные приемы и методы. Есть и такие задачи, к которым стандартные методы неприменимы; при их решении необходимо или ввести дополнительные условия, или составить несколько математических уравнений и затем их решить. Приступая к решению очередной задачи, пусть даже самой простой, нужно внимательно прочитать условие, попытаться распознать явление, представить его мысленно (уловить суть), обсудить его протекание (если есть с кем), определить основные законы, которые «работают» (применяются) в задаче, а уж затем приступать к поиску ответа на поставленный вопрос. Но все же при всем при этом мало кому удается получить решение, даже если учащийся знает все формулы и законы физики! В чем кроется основная проблема? Размышляя над этим вопросом, мы попытались определить, чем же руководствуется человек, хорошо решающий задачи, а также попытались выделить главное в ходе его мыслей, которые приводят к правильному 12 решению. Проанализировав все эти моменты, вот что обнаружилось: на самом деле нужно хорошо владеть всего лишь двумя умениями – понимать физический смысл, отражающий суть задания, и правильно выстраивать цепочку мини-вопросов, ведущих к ответу на главный вопрос задачи, а затем и отвечать на них. На самом деле, столкнувшись с задачей, правильно начинать с вопроса: «Почему так происходит? Что за физический закон или физическое явление здесь присутствует?». Эти вопросы, по сути, и открывают цепочку мини-вопросов, ведущих к правильному решению. Решающий волей не волей задает себе такие вопросы, но не всегда правильно и в нужной последовательности. Безусловно, если вы не будете знать физический смысл законов, то уже первый и самый главный вопрос останется без ответа. Поэтому, только сочетая сразу два умения можно добиться успеха и найти правильный ответ. Определившись с законом, который «работает» в этой задаче (кстати, вовсе не обязательно, что неизвестная величина будет присутствовать в математической записи закона; более того, чаще всего так и бывает! и именно здесь у большинства начинаются все трудности!!!), нужно начинать задавать себе очень четкие, короткие вопросы (мини-вопросы), причем каждый следующий должен быть обязательно связан с предыдущим или с основным законом задачи (вы его определяете сразу). Постепенно у вас выстроится логическая цепочка взаимосвязанных мини-вопросов и миниответов к ним, появиться структурированность, некий каркас из миниответов, которые выразятся в формулах, связанных между собой. Наконец, получив такую структуру, нужно просто решить систему уравнений из нескольких переменных (это уже математическая сторона физической задачи) и получить ответ. Конечно, можно сказать, что все так просто только в теории. Но, не зная этих ключевых моментов вряд ли можно научиться решать задачи по физике. Более того, думаем, каждый из нас в разной степени и, скорее всего, интуитивно пользовался этими принципами, а, прочитав эти рекомендации, 13 будет уже осознанно применять их в решении любых, не только физических задач. Но, не смотря ни на что, никакие теоретические знания не заменят вам практических умений, и только систематическая практика в решении задач приведет к успеху. Примерный алгоритм решения задач 1. Внимательно прочитать условие задачи. Установить в общих чертах смысл условия задачи и каким физическим законам они отвечают. 2. Сделать краткую запись условий. Обычно слева в столбик записывают все данные и искомые величины. Лучше все данные задачи сразу выразить в одинаковых величинах (СИ). 3. Сделать чертеж, схему или рисунок, поясняющие описанный в задаче процесс. Указать на чертеже все данные и искомые величины задачи. 4. Написать уравнение или систему уравнений, отображающих происходящий физический процесс в общем виде. 5. Если равенства векторные, то им сопоставить скалярные равенства. 6. Используя условия задачи и чертеж, преобразовать исходные равенства так, чтобы в конечном виде в них входили лишь упомянутые в условиях задачи величины и табличные данные. 7. Решить задачу в общем виде (получить "рабочую формулу"), т.е. выразить искомую величину через заданные в задаче параметры. 8. Произвести вычисления. 9. Произвести проверку единиц величин, подставив их в "рабочую формулу". 10. Полученная единица должна совпадать с единицей искомой в задаче величины. 14 Примеры решения задач по физике Задача 1 Над ямой глубиной h бросают вертикально вверх камень с начальной скоростью 0 . Через какое время камень упадет на дно ямы? Сопротивление воздуха не учитывать. Решение. Студенты часто начинали решение с того, что находили сначала время t1 , за которое камень поднимается до верхней точки траектории, затем высоту Н (рис. 1), после чего определяли время t 2 , за которое камень упадет с высоты H h . Тогда искомое время равно t1 t 2 . Такое решение длинное и не- рациональное. Рис. 1 Будем решать задачу координатным методом. Начало координат расположим на уровне земли, ось OY направим вертикально вверх (рис. 1). Обратим внимание на тот факт, что ускорение камня равно ускорению свободного падения g , модуль и направление которого постоянны в течение всего времени движения камня. Следовательно, независимо от того, движется ли камень вверх или вниз, его координата в момент времени t y y0 0 y t g yt 2 2 Так как y0 0,0 y 0 , g y g, то y 0t gt 2 / 2. 15 . В момент t t n падения камня на дно ямы его координата y h . Поэтому gtп2 h 0t п 2. Решим это уравнение относительно t n : g 2 tп 0tп h 0, 2 tп 0 02 2 gh g . Значение t п 0 02 2 gh g отбрасываем, так как t n 0 , что не имеет смысла. Итак, окончательный ответ: tп 0 02 2 gh g . Разумеется, можно было бы систему координат выбрать иначе, расположив, например, начало координат на уровне дна ямы. Тогда уравнение будет иметь другой вид: gt 2 y h 0t . 2 В момент падения камня на дно ямы его координата y 0, t t n Подставив эти значения в последнее уравнение и решив его, читатель убедится, что для t n получается то же значение, что и в первом случае. Студенты ошибочно считали, что кинематические уравнения, описывающие движение камня вверх и вниз, будут различными, потому что меняется направление движения. 16 Задача 2 Студенты, формально усвоившие третий закон Ньютона, не могли правильно объяснить ряд вопросов, которые мы сейчас рассмотрим. 1. Человек передвигает по полу шкаф, толкая его вперед, в результате чего человек и шкаф движутся с некоторым ускорением. Но, согласно третьему закону Ньютона, с какой силой человек действует на шкаф, с такой же силой, но направленной Рис. 2 противоположно, шкаф действует на человека. Почему же они движутся вперед? Здесь имеются три взаимодействия: человек – шкаф, человек – пол и шкаф – пол. Взаимодействие человека и шкафа характеризуют силы F1 и F1 , человека и пола – силы F2 и F2 , шкафа и пола – силы F3 и F3 (рис. 2) (точнее говоря, это горизонтальные составляющие сил взаимодействия). Системе человек – шкаф ускорение сообщает результирующая сила F1 , F2 и F3 . По отношению к этой системе силы F1 и F1 взаимно уравновешиваются, поэтому результирующая сила F F2 F3 , а ее модуль, как видно из рисунка, F F2 F3 . Сила F2 возникает вследствие того, что человек упирается ногами в пол. Если бы сила трения покоя между ступнями человека и полом оказалась меньше силы трения покоя между шкафом и полом, то человек не смог бы сдвинуть шкаф с места. Так что в данном случае сила трения, препятствуя проскальзыванию ступней, делает возможным движение человека со шкафом. Таким образом, если тела рассматривать как части одной и той же системы, то силы взаимодействия этих тел взаимно уравновешиваются и поэтому не могут сообщить ускорение системе в целом. Чтобы система двигалась с ускорением, необходимо, чтобы на нее действовали другие тела, не входящие в эту систему. 17 Студенты обычно твердо уверены, что силы взаимодействия не могут уравновешивать друг друга. Задача 3 Некоторые студенты рассуждают, что если тело погрузить в жидкость, то уменьшится сила тяжести, так как на тело будет действовать архимедова сила. В действительности же сила тяжести не изменяется, а уменьшается вес тела. Предположим, что тело подвешено на нити в жидкости (рис. 3). На него действуют три силы: сила тяжести FТ , сила натяжения нити Т 1 и архимедова сила FА . Тело находится в равновесии, следовательно, сумма проекций этих сил на вертикально направленную ось OY равна нулю: T1 F F 0. Отсюда T1 F F (1) Согласно третьему закону Ньютона, тело действует на нить с такой же по модулю силой, т.е. вес тела Р1 Т 1 . Если это тело подвесить на нити в вакууме, то в этом Рис. 3 случае FA 0 , поэтому сила натяжения T2 F (2) Следовательно, вес тела P2 T2 F . Сравнивая выражения (1) и (2), находим, что уменьшение веса в жидкости равно по модулю архимедовой силе: P P2 P1 T2 T1 F . 18 Задача 4 Некоторые студенты не могут раскрыть полностью физический смысл закона Кулона. В частности, не указывают, что сила взаимодействия двух точечных зарядов направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряда, при этом одноименные заряды взаимно отталкиваются, а разноименные притягиваются. Нередко забывают, что этот закон относится только к взаимодействию точечных зарядов, т.е. таких заряженных тел, размерами которых можно пренебречь (заряженных материальных точек). Это приводит к ошибкам в решениях задач. Точечный заряд q1 находится вблизи большой квадратной равномерно заряженной пластины напротив ее центра. Расстояние r от заряда до пластины мало по сравнению со стороной квадрата. Поверхностная плотность заряда на пластине равна , диэлектрическая проницаемость окружающей среды равна . Найти силу, действующую на заряд. Многие ошибочно находили эту силу по закону Кулона: F q1 q2 (3) 4 0r 2 где q2 S a 2 – заряд пластины; 0 – электрическая постоянная. Приведем правильное решение. Решение. Электрическое поле вблизи большой плоской пластины можно считать однородным. Напряженность этого поля E 2 0 На заряд q , находящийся в этом поле, действует сила F qE q 2 0 . Из последнего выражения видно, что эта сила не зависит от расстояния. 19 Следует обратить внимание на то, что в тех случаях, когда размеры заряженных тел велики, для нахождения их силы взаимодействия нужно мысленно разбить эти тела на такие малые заряженные элементы, чтобы их можно было считать точечными зарядами, затем найти по закону Кулона силы взаимодействия каждой пары этих зарядов и произвести векторное сложение этих сил. Закон Кулона можно применять для нахождения силы взаимодействия двух равномерно заряженных сфер, при этом в формуле (3) q1 и q 2 – заряды этих сфер, r – расстояние между их центрами, т. е. сила взаимодействия в этом случае такова, как если бы заряды были сосредоточены в центрах сфер. По формуле (3) можно также вычислить силу взаимодействия двух зарядов, один из которых точечный, а второй равномерно распределен по поверхности сферы. В этом случае r – расстояние от точечного заряда до центра сферы. Задача 5 Нередко студенты испытывают большие затруднения при решении задач с применением уравнения, описывающего колебания. Рассмотрим две такие задачи, предлагавшиеся на семинарских занятиях. Материальная точка совершает колебания, при которых ее координата х изменяется со временем t по закону x 0,06 cos50t (4) где все величины выражены в единицах СИ. Найти амплитуду, циклическую частоту, частоту, период и начальную фазу колебаний. Вычислить смещение точки при фазе рад и максимальное значение скорости колеблющейся 3 точки. Решение. Запишем уравнение движения в общем виде: x xm cos(t 0 ) (5) 20 Сопоставляя уравнения (4) и (5), находим: амплитуда xm 0,06 м , циклическая частота 50 с 1 , начальная фаза 0 0 . Теперь найдем частоту и период Т колебаний: v При фазе 1 50 Гц 25 Гц, 2 2 3 T 1 1 c 0,04c. v 25 рад смещение x1 0,06 cos 3 м 0,03 м. Взяв производную координаты (5) по времени, получим выражение для скорости: v x xm sin( t 0 ). Максимальное (амплитудное) значение скорости vx max xm. Вычислим: vx max 50 0,06 м / с 9,42 м / с. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Программа контроля Цель контроля: диагностика уровня обученности студентов физике. Виды контроля: текущий, промежуточный (по основным разделам курса) итоговый (экзамен). Текущий контроль Форма отчетности: предоставление выполненной домашней работы или домашней контрольной работы; результаты расчетно-графической работы (две в течение семестра), результаты практикума. 21 компьютерного физического Перечень обучающих, контролирующих компьютерных программ и мультимедиа 1. Тимошкин В.Н., Новоселов М.А. Компьютерный мониторинг по физике: учебно-контролирующая и обучающая система – М.: РГУФКСиТ, 2002. 2. Тимошкин В.Н., Новоселов М.А. Компьютерный физический практикум по физике: учебно-контролирующая и обучающая система – М.: РГУФКСиТ, 2002. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ Вопрос 1 Что входит в понятие системы отсчета? 1. Координатные оси Х,У,Z. 2. Инерциальная система отсчета. 3. Точка отсчета и тело отсчета. 4. Система координат и тело отсчета. Вопрос 2 При каком движении средняя скорость движения является мгновенной? 1. При движении по окружности. 2. При свободном падении. 3. При переменном движении. 4. При равномерном прямолинейном движении. Вопрос 3 Какой вид имеет график зависимости координаты тела от времени при прямолинейном равноускоренном движении? 1. Прямой. 2. Гиперболы. 3. Параболы. 22 4. Ломаной. Вопрос 4 Если аt и аn – тангенциальная и нормальная составляющие ускорения, то соотношения: аt = 0, аn =0 справедливы для (выбрать ответ): 1. равномерного движения по окружности; 2. равномерного криволинейного движения; 3. прямолинейного равномерного движения; 4. прямолинейного равноускоренного движения. Вопрос 5 Диск радиуса R вращается вокруг вертикальной оси равноускоренно по часовой стрелке. Укажите направление вектора углового ускорения. 3 1. 4. 2. 3. Вопрос 6 Как записывается формула углового движения: 1. = d/dt; 2. V= R; 23 ускорения вращательного 3. J = mR2; 4. a = R; 5. = M/J. Вопрос 7 К телу приложена постоянная по модулю и направлению сила. Как при этом будет двигаться тело? 1. С постоянным ускорением. 2. С постоянной скоростью. 3. Останется неподвижным. Вопрос 8 Какие силы относятся к короткодействующим? 1. Гравитационные. 2. Ядерные и электромагнитные. 3. Слабые и гравитационные. 4. Сильные и слабые. Вопрос 9 Что называют потенциальными силами? 1. Силы потенциальной энергии. 2. Силы, которые еще не начали действовать. 3. Силы, работа которых не зависит от формы траектории. 4. Это постоянно увеличивающиеся силы. Вопрос 10 Два тела массами m1 и m2 соединены нерастяжимой нитью, перекинутой через невесомый блок. 24 Если m1>m2, а Т – сила натяжения нити, то уравнение второго закона Ньютона для тела массой m1 в проекции на направление движения имеет вид. 1. m1a T m1 g 2. m1a T m1 g 3. m1a m1 g T Вопрос 11 Какая формула закона сохранения энергии для неконсервативной замкнутой системы? 1. Епот + Екин = const; 2. Епот = Екин; 3. Евнутр + Евнеш = сonst; 4. А= Е= const. Вопрос 12 Мерой чего служит момент силы? 1. Мерой вращения. 2. Мерой инерции. 3. Мерой инерции вращения. 4. Мерой работы вращения. Вопрос 13 Какая формула отражает общее условие равновесия тела? 1. Fi = 0. 2. Mi = 0 25 3. Fi = 0; Mi = 0. 4. Fxi = 0; Fyi = 0; Fzi = 0. Вопрос 14 При свободном падении какие виды энергии сохраняются без изменений? 1. Потенциальная. 2. Кинетическая. 3. Полная механическая. Вопрос 15 Кинетическая энергия тела возросла в 16 раз. Во сколько раз увеличился импульс тела? 1. В 2 раза. 2. В 4 раза. 3. В 8 раз. 4. В 16 раз. Вопрос 16 Какая формула определяет давление жидкости? 1. р=р0(1+ t0). 2. р=m/S. 3. р=F/g. 4. р=F/S. 5. р= g S. 26 Вопрос 17 Следствием какого закона является уравнение Бернулли? 1. Закона Архимеда. 2. Закона Паскаля. 3. Закона сообщающихся сосудов. 4. Закона сохранения энергии. Вопрос 18 Что образует подъемную силу крыла? 1. Силы Архимеда. 2. Ламинарное течение струй газа. 3. Разность давлений на верхней и нижней плоскости крыла. 4. Скорость горизонтального движения. Вопрос 19 Как изменится уровень воды в стакане со льдом , если лед растает? 1. Не изменится. 2. Понизится. 3. Повысится. 4. Лед не растает. Вопрос 20 Что определяет фазовое состояние вещества? 1. Значение средних энергий молекул. 2. Химический состав вещества. 3. Тип колебаний молекул. 4. Температура вещества. 27 Вопрос 21 Температуру тела увеличили от 300 К до 600 К. Как при этом изменилась внутренняя энергия тела? 1. Не изменилась. 2. Уменьшилась в 2 раза. 3. Увеличилась в 2 раза. 4. Увеличилась в 4 раза. Вопрос 22 За счет чего совершается работа при изобарном процессе? 1. За счет передачи теплоты или внутренней энергии. 2. За счет механической работы по сжатию газа. 3. За счет увеличения массы газа. 4. Только за счет внутренней энергии. Вопрос 23 Почему при испарении температура жидкости понижается? 1. Уменьшается масса вещества, то есть энергия тела. 2. Испаряются самые быстрые молекулы, с большей t0C. 3. Происходит выравнивание температуры. 4. Процесс испарения преобладает над конденсацией. Вопрос 24 Как изменится электроемкость плоского конденсатора, если расстояние между его пластинами увеличили в 3 раза? 1. Увеличилась в 3 раза. 2. Уменьшилась в 3 раза. 3. Не изменилась. 4. Уменьшилась в 9 раз. 28 Вопрос 25 Что является силовой характеристикой электрического поля? 1. Кулоновская сила. 2. Потенциал электрического поля. 3. Напряженность электрического поля. 4. Дипольный момент заряда. Вопрос 26 Электрическое поле создано одинаковыми по величине точечными зарядами q1 и q2. Если q1=+q, q2=-q, а расстояние между зарядами и от q2 до точки С равно а, то вектор напряженности поля в точке С ориентирован в направлении… 2. 3. 4. 1. Вопрос 27 Почему с ростом температуры повышается электрическое сопротивление металла? 1. Повышается удельное сопротивление. 2. Увеличивается объем проводника. 3. Растет частота столкновений электронов с ионами решеток. 4. Повышается тепловая энергия электронов. 29 Вопрос 28 Две медные проволоки одинаковой длины, но разного сечения включены в цепь электрического тока параллельно. В какой проволоке будет выделяться больше теплоты? 1. В тонкой. 2. В толстой. 3. Одинаково. Вопрос 29 Силу тока в прямолинейном проводнике увеличили в два раза. Как изменилась магнитная индукция вокруг проводника? 1. Уменьшилась в 2 раза. 2. Осталась без изменения. 3. Увеличилась в 2 раза. 4. Увеличилась в 4 раза. Вопрос 30 Магнитнон поле создано двумя параллельными длинными проводниками с токами I1 и I2, расположенными перпендикулярно плоскости чертежа. Если I1 =2I2, то вектор B индукции результирующего поля в точке А направлен… 1. Вправо 2. Вниз 3. Влево 4. Вверх 30 Вопрос 31 На рисунке указаны траектории заряженных частиц, имеющих одинаковую скорость и влетающих в однородное перпендикулярное плоскости чертежа. При этом для частиц 1 … 1. q=0. 2. q>0. 3. q<0. Вопрос 32 Чем испускается видимый свет? 1. Атомными ядрами. 2. Электронами атомов. 3. Молекулами вещества. 4. Электромагнитным полем. Вопрос 33 Какими процессами обусловлено появление радиоактивности? 1. Процессами, происходящими в ядрах атомов. 2. В электронных оболочках атомов. 3. Изменениями в электромагнитных полях. 4. Изменениями структур молекул. Вопрос 34 В каких электрических устройствах используется закон Ампера ? 1. В электромоторах. 31 поле, 2. В электрогенераторах. 3. В трансформаторах. 4. В электроутюгах. Вопрос 35 Чем масса фотона отличается от массы обычных макротел? 1. Масса фотона очень мала. 2. Масса фотона существует только в движении. 3. Масса фотона постоянно изменяется. 4. Масса фотона зависит от частоты излучения. Вопрос 36 Де Бройль обобщил соотношение p h для фотона на любые волновые процессы, связанные с частицами, импульс которых равен р. Тогда, если скорость частиц одинакова, то наименьшей длиной волны обладают… 1. Нейтроны. 2. Электроны. 3. α-частицы. 4. Протоны. Вопрос 37 α-излучение представляет собой поток… 1. протов. 2. ядер атомов гелия. 3. квантов электромагнитного излучения, испускаемых атомными ядрами при переходе из возбужденного состояния в основное. 4. электронов. 32 Вопрос 38 Что есть по Эйнштейну физическая реальность? 1. Материальная точка. 2. Момент времени. 3. Событие. 4. Пустое пространство. Рубежный контроль Форма отчетности: предоставление результатов компьютерного тестирования, выполнение контрольной работы. Промежуточный и итоговый контроль Перечень вопросов к экзамену: 1. Основные разделы и основополагающие идеи физики. 2. Системы измерения физических величин. Основные разделы физики с точки зрения изменения представлений о строении вещества. 3. Механическое движение. Его кинематические, динамические и энергетические характеристики. 4. Объекты движения. Особенности их характеристик при поступательном и вращательном движениях. 5. Системы отсчета. Формы задания закона движения. 6. Скалярные и векторные величины и действия над ними. 7. Пространственные, временные и пространственно-временные кинематические характеристики движения. 8. Основные виды и законы механического движения. 9. Понятие о сложном движении. Поступательное и вращательное движения. 10. Кинематические характеристики равномерного движения по окружности. 11. Типы сил взаимодействия материальных тел и их характеристики. 12. Фундаментальные взаимодействия в природе. 13. Законы механики Ньютона. 33 14. Инерциальные системы отсчета. Масса тела и ее свойства. Принцип относительности Галилея. 15. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести и вес тела. 16. Виды трения. Коэффициент трения. Работа против сил трения. 17. Упругое взаимодействие тел. Закон Гука. Виды упругой деформации и формулы вычисления. Энергия упругой деформации. 18. Импульс тела и импульс силы. Законы сохранения и изменения импульса. 19. Три задачи статики. Сложение и разложение сил. Условия равновесия тел с закрепленной осью вращения. Рычаги. 20. Момент силы, момент инерции, момент импульса. Основной закон динамики вращательного движения твердого тела. 21. Консервативные и неконсервативные системы взаимодействующих тел. 22. Энергия, работа и мощность поступательного движения. 23. Энергия, работа и мощность вращательного движения. 24. Механические свойства жидкости. Давление жидкости и газа. Закон Паскаля. 25. Гидростатическое и гидродинамическое давление жидкости. Закон Архимеда. Условия плавания тел. 26. Стационарное течение. Два вида течения жидкости. Условия их возникновения. 27. Уравнение Бернулли для стационарного потока жидкости или газа и его следствия. 28. Вязкость жидкости. Силы сопротивления при движении тел в жидкости. 29. Основные положения молекулярно-кинетической теории и их экспериментальное обоснование. 30. Силы притяжения и отталкивания в молекулярных взаимодействиях. 31. Понятие об агрегатных состояниях вещества на основе молекулярнокинетической теории. 32. Теплота и работа. Начала (законы) термодинамики. 33. Полная и внутренняя энергия материального тела. 34 34. Составляющие внутренней энергии вещества. Закон сохранения полной энергии в макроскопических процессах. 35. Статистический и термодинамический методы исследования внутренних процессов в веществе. 36. Законы электростатики. Силовые и энергетические характеристики электрического поля. 37. Проводники и диэлектрики. Законы постоянного тока. 38. Закон Кулона. Электроемкость проводника. Элементы электрической цепи. 39. Электрические цепи, их элементы. Прохождение по цепи постоянного и переменного токов. 40. Закон Ома для участка цепи и всей цепи. Физический смысл разности потенциалов. 41. Магнитное поле проводника с током. Магнитная индукция. Вектор магнитной индукции и определение его ориентации в пространстве. 42. Электрический диполь. Магнитные моменты электронов. Образование магнитных свойств вещества. 43. Индуктивность проводника. Явление самоиндукции. 44. Явление электромагнитной индукции. Вихревые электрические и магнитные поля. Принцип действия трансформатора. 45. Законы Лоренца и Ампера для магнитной индукции. Электрические машины. 46. Колебательное движение и его характеристики. 47. Характеристики гармонического колебания. Виды колебаний. 48. Примеры механических колебательных систем. Резонанс, спектр колебаний. 49. Механические волны, их характеристики и виды. 50. Электрический колебательный контур. Электромагнитные колебания в контуре. 51. Электромагнитные волны. Характеристики волн. 35 52. Корпускулярно-волновые свойства света. Интерференция световых волн. 53. Излучение и поглощение электромагнитных волн. Квантовые свойства света. 54. Законы геометрической оптики. 55. Основные положения квантовой механики. Развитие теории строения атома. 56. Силы и частицы внутриатомного и внутриядерного взаимодействия. 57. Принцип неопределенности Гейзенберга. Волны Де Бройля. 58. Основные положения специальной теории относительности. 59. Релятивистское и нерелятивистское движение. Постулаты специальной теории относительности и их физический смысл. 60. Связь между общей, специальной теориями относительности и механикой Ньютона. 61. Принципы относительности Галилея и Эйнштейна. Мир Ньютона и мир Эйнштейна. Заключение Наиболее разумным методом преподавания физики представляется метод, при котором основные элементы преподавания соответствуют основным элементам научного познания. Современный процесс изучения физики должен включать в себя как классические традиционные методики (лекционный материал, лабораторный курс, практические занятиях с разбором и решением задач, семинарские занятия т.п.), так и современные компьютерные методики. Взятый на кафедре курс на применение компьютерных технологий обучения позволяет видоизменить весь процесс обучения, реализовать модель личностно-ориентированного обучения. По нашему мнению, современные средства обучения (компьютеры, интернет – материалы, телекоммуникационные связи, необходимое программное и методическое 36 обеспечение) интенсификации занятий разных форм обучения имеют наибольшее значение для дальнейшего совершенствования организации самоподготовки студентов в части методического и организационного обеспечения самостоятельной работы. Список литературы Рекомендуемая литература (основная) 1. Попов Г.И., Тимошкин В.Н. Физика: учебное пособие. – М.: Физическая культура, 2008. – 234 с. 2. Валишев М.Г., Повзнер А.А. Курс общей физики: учебное пособие – СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2009. – 573 с. 3. Тимошкин В.Н. Компьютерный физический практикум. Механика движения: учебное пособие – М.: РИО РГУФК, 2007. – 120 с. 4. Габриелян О.С. Концепции современного естествознания: учебное пособие – М.: Дрофа, 2009. – 206 с. Рекомендуемая литература (дополнительная) 1. Заборский Г.А. Лекции по физике. – Омск: [ Изд – во Сиб ГУФК], 2005. – 78 с. 2. Попов Г.И. Биомеханика. – М.: Академия, 2005. – 265 с. 3. Адашевский В.М., Андреев Ю.М. Метод определения положения центра масс и осевых моментов инерции. – Харьков, Харьковский худож.-пром. инт, 2005. №4 – с. 53-59. 4. КалашниковН.П., СмондыревМ.А. Основы физики. Учебник. – М.: Дрофа, 2003. – 339 с. 5. Тимошкин В.Н. Задачник по физике. Спорт: учеб. пособие. – М.: РИО РГАФК, 2002. – 144 с. 6. Ремизов А.Н., ПотапенкоА.Я. Курс физики: Учеб. – М.: Дрофа, 2002. – 719 с. 7. Сивухин Д.В. Общий курс физики: учеб.пособие Т.1: Механика. – М.: Физматлит., 2002. – 516 с. 37 8. Тимошкин В.Н. Расчетно-графические работы по курсу физики: учеб. Пособие. – М.: РИО РГАФК, 2002. – 72 с. 9. ТрофимоваТ.И. Краткий курс физики с примерами решения задач: учебное пособие. Т.И.Трофимова. – М.: КноРус, 2007 – 279 с. 10.ЧертовА.Г., ВоробьевА.А. Задачник по физике: учебное пособие для втузов – М.: Физматлит, 2006. – 640 с. 38